JP2017166977A - Information processing device, information processing method, and program - Google Patents

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健 高木
良太 和田
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良太 和田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an information processing device, an information processing method, and a program capable of performing appropriate wave height prediction.SOLUTION: An information processing device includes means for accepting input of temporal progress of each wave height displacement at a plurality of observation points measured by a plurality of observation systems spatially distributed around a target point, and prediction means for predicting a wave height displacement at the target point using the temporal progress of each wave height displacement at the plurality of observation points.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明に係るいくつかの態様は、例えば海洋での波浪の高さを予測するための情報処理装置、情報処理方法及びプログラムに関する。   Some aspects according to the present invention relate to an information processing apparatus, an information processing method, and a program for predicting the height of waves in the ocean, for example.

近年、例えば地下資源の調査や発掘、海洋上での発電など、海洋開発が進みつつある。海洋開発における課題の一つとして、波浪による浮体動揺が海上作業に及ぼす効率低下や、安全性への影響が考えられる。例えば船上で貨物をクレーンで運搬する作業では、貨物を船上へ下ろす際に高波により船体が大きく動揺すると、貨物操作を十分に制御できなくなり、貨物の落下等を引き起こす危険性がある。こうした課題を回避する手段として、浮体の動揺予測が期待されているが、このためにはまず、浮体に影響を及ぼす時々刻々の個別波を予測する必要がある。   In recent years, ocean development has been progressing, for example, investigation and excavation of underground resources, and power generation on the ocean. As one of the challenges in ocean development, there may be a decrease in efficiency and the impact on safety due to floating body sway caused by waves. For example, when carrying cargo on a ship with a crane, if the hull is greatly shaken by a high wave when the cargo is lowered onto the ship, the operation of the cargo cannot be sufficiently controlled, and there is a risk of causing the cargo to fall. As a means for avoiding such problems, floating body motion prediction is expected, but for this purpose, it is first necessary to predict the individual waves that affect the floating body every moment.

波浪の波高を計測するためには、従来よりブイが広く使用されている。例えば特許文献1には、経度、緯度及び高さを求めるKGPS計測手段をブイが備えることにより、ブイの波高を求めることが記載されている。   In order to measure the wave height of waves, buoys have been widely used. For example, Patent Document 1 describes that a buoy is provided with KGPS measuring means for obtaining longitude, latitude, and height, thereby obtaining the wave height of the buoy.

特開2004−191268号公報JP 2004-191268 A

しかしながら、特許文献1記載の手法では、波高を計測することは開示されているものの、個別波高を予測することまでは考慮されていない。特に、海洋上の波浪は、目標物に向かって様々な方向から、異なる速度で到来する。海洋上に大きな波が観測されない場合であっても、複数の波が偶発的に重なりあうことで、目標物の地点に大きな波高を生じさせる場合もある。   However, although the method described in Patent Document 1 discloses measuring the wave height, it does not take into account the prediction of the individual wave height. In particular, ocean waves arrive at different speeds from various directions towards the target. Even when a large wave is not observed on the ocean, a large wave height may be generated at the point of the target object by accidentally overlapping a plurality of waves.

本発明のいくつかの態様は前述の課題に鑑みてなされたものであり、好適な波高予測を可能とする情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムを提供することを目的の1つとする。   Some aspects of the present invention have been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an information processing apparatus, an information processing method, and a program that enable suitable wave height prediction.

本発明の1の態様に係る情報処理装置は、目標地点の周囲に空間的に分散させて配置された複数の観測装置により計測された、複数の観測地点における波高変位の時間経過の入力を受ける手段と、前記複数の観測地点における波高変位の時間経過を用いて、前記目標地点における波高変位を予測する予測手段とを備える。   An information processing apparatus according to one aspect of the present invention receives input of time lapses of wave height displacements at a plurality of observation points, which are measured by a plurality of observation devices arranged spatially distributed around a target point. Means, and predicting means for predicting the wave height displacement at the target point using the passage of time of the wave height displacement at the plurality of observation points.

本発明の1の態様に係る情報処理方法は、目標地点の周囲に配置された複数の観測装置により計測された、複数の観測地点における波高変位の時間経過の入力を受けるステップと、前記複数の観測地点における波高変位の時間経過を用いて、前記目標地点における波高変位を予測するステップとを情報処理装置が行う。   An information processing method according to one aspect of the present invention includes a step of receiving input of time lapse of wave height displacement at a plurality of observation points measured by a plurality of observation devices arranged around a target point; The information processing apparatus performs the step of predicting the wave height displacement at the target point using the time lapse of the wave height displacement at the observation point.

本発明の1の態様に係るプログラムは、目標地点の周囲に配置された複数の観測装置により計測された、複数の観測地点における波高変位の時間経過の入力を受ける処理と、前記複数の観測地点における波高変位の時間経過を用いて、前記目標地点における波高変位を予測する処理とを情報処理装置に実行させる。   The program which concerns on 1 aspect of this invention is the process which receives the input of the time passage of the wave height displacement in the several observation point measured by the several observation apparatus arrange | positioned around the target point, and the said several observation point The information processing apparatus is caused to execute processing for predicting the wave height displacement at the target point using the time lapse of the wave height displacement at.

なお、本発明において、「部」や「手段」、「装置」、「システム」とは、単に物理的手段を意味するものではなく、その「部」や「手段」、「装置」、「システム」が有する機能をソフトウェアによって実現する場合も含む。また、1つの「部」や「手段」、「装置」、「システム」が有する機能が2つ以上の物理的手段や装置により実現されても、2つ以上の「部」や「手段」、「装置」、「システム」の機能が1つの物理的手段や装置により実現されても良い。   In the present invention, “part”, “means”, “apparatus”, and “system” do not simply mean physical means, but “part”, “means”, “apparatus”, “system”. This includes the case where the functions possessed by "are realized by software. Further, even if the functions of one “unit”, “means”, “apparatus”, and “system” are realized by two or more physical means or devices, two or more “parts” or “means”, The functions of “device” and “system” may be realized by a single physical means or device.

実施形態に係る観測システムの概観を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the external appearance of the observation system which concerns on embodiment. 実施形態に係る情報処理装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the information processing apparatus which concerns on embodiment. 図2に示す情報処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the information processing apparatus shown in FIG. 波高の予測結果の具体例である。It is a specific example of a prediction result of wave height. 図2に示す情報処理装置を実装可能なハードウェア構成の具体例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific example of the hardware constitutions which can mount the information processing apparatus shown in FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described below. That is, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. The drawings are schematic and do not necessarily match actual dimensions and ratios. In some cases, the dimensional relationships and ratios may be different between the drawings.

図1乃至図5は、実施形態を説明するための図である。以下、これらの図を参照しながら、以下の流れに沿って実施形態を説明する。まず「1」及び「2」で実施形態に係る情報処理装置、及び観測システムの概要を説明する。続いて「3」「4」「5」で、当該情報処理装置の機能構成、並びに波高の予測方法及び予測結果の具体例を説明する。「6」では当該情報処理装置の処理の流れを説明し、「7」では情報処理装置を実現可能なハードウェア構成の具体例を説明する。最後に「8」以降で、実施形態に係る効果やその他の実施形態などを説明する。   1 to 5 are diagrams for explaining the embodiment. Hereinafter, embodiments will be described along the following flow with reference to these drawings. First, the outline of the information processing apparatus and the observation system according to the embodiment will be described with “1” and “2”. Subsequently, in “3”, “4”, and “5”, a functional configuration of the information processing apparatus, a wave height prediction method, and a specific example of a prediction result will be described. “6” describes the flow of processing of the information processing apparatus, and “7” describes a specific example of a hardware configuration capable of realizing the information processing apparatus. Finally, after “8”, the effects according to the embodiment and other embodiments will be described.

(1. 概要)
近年、例えばメタン・ハイドレート等の海底資源や海洋再生可能エネルギーの開発等が進んでおり、これに伴い、船上(浮体上)での様々な作業が行われている。浮体が波浪(以下、単に波ともいう。)により動揺すると、船上での作業や安全性に大きな影響を与える。
(1. Overview)
In recent years, for example, development of submarine resources such as methane hydrate and marine renewable energy has progressed, and accordingly, various operations on a ship (floating body) are being performed. If the floating body is shaken by waves (hereinafter simply referred to as waves), it will greatly affect work and safety on the ship.

従来より、統計的な手法を用いて、例えば2〜3時間といった比較的長めの時間幅に対して、その時間帯に最大どの程度の高さの波が到来するかを予測する手法は知られている。この場合には、例えば高波が到来する可能性のある時間帯に作業を停止する等の手法を取れば、作業の安全性を確保することができる。しかしながら、例えば作業に大きな影響を及ぼしうる波が到来する可能性があったとしても、そのような波が当該時間帯に1〜数回程度しか現れないにも関わらず、その為に2〜3時間の時間帯全体で作業を止めてしまうと、作業効率が大きく低下する。   Conventionally, using a statistical method, a method for predicting the maximum height of a wave that arrives for a relatively long time width such as 2 to 3 hours is known. ing. In this case, for example, by taking a technique such as stopping the work in a time zone where a high wave may arrive, the work safety can be ensured. However, even if there is a possibility that a wave that may have a great influence on the work may arrive, for example, such a wave appears only once or several times in the time period, but for this reason, it is 2-3. If the work is stopped during the entire time period, work efficiency is greatly reduced.

よって、このような影響を回避又は低減する手段として、個別時刻における浮体動揺予測が期待されるが、これにはまず、浮体に影響を与える時々刻々の個別波の波高を予測する必要がある。更にこの予測のためには、周囲の波高を計測する必要がある。   Therefore, as a means for avoiding or reducing such an effect, floating body fluctuation prediction at an individual time is expected. First, it is necessary to predict the wave height of an individual wave that affects the floating body every moment. Furthermore, for this prediction, it is necessary to measure the surrounding wave height.

波高を計測及び予測する手法としては、例えば、浮体などの海洋構造物に設置されたX−bandレーダ等を用いて遠隔的に波の高さを計測した上で、当該計測値から波高を予測することも考えられる。しかしながらX−bandレーダでの計測では、波浪場の有義波高、有義周期、波向等の統計的特性を観測することは可能だが、あくまでも遠隔的な計測であるため、別の波の影に入る等すれば計測が困難になる等の理由から、個別波高に対する観測精度は低い。波浪観測を高精度で実施するためには、ブイ等による現場での直接観測が望ましいが、観測システムの係留設置は容易ではないため、例えば数ヶ月以内などの短期的オペレーションでの利用には経済的な問題などから実施が難しい。このため、1つの海域に複数台ブイ等の観測器を設置することも行われてこなかった。   As a method for measuring and predicting the wave height, for example, after measuring the wave height remotely using an X-band radar or the like installed in an offshore structure such as a floating body, the wave height is predicted from the measured value. It is also possible to do. However, with X-band radar measurement, it is possible to observe statistical characteristics such as the significant wave height, significant period, and wave direction of the wave field, but since it is a remote measurement to the last, The observation accuracy for the individual wave height is low because it becomes difficult to measure if it enters. In order to conduct wave observation with high accuracy, direct observation at the site using buoys is desirable, but mooring installation of the observation system is not easy, so it is economical for use in short-term operations such as within a few months. Difficult to implement due to technical problems. For this reason, it has not been possible to install multiple buoys or other observation devices in one sea area.

しかしながら、海洋では、うねりや風波等、様々なスペクトルを持つ波が複数の方向から襲来するため、その予測には、空間的に分散した複数点での観測が必要となる。そこで以下に説明する実施形態では、波高の変位を計測するための計測器を備えたドローン等の複数の可動物を、波高を予測する目標物の周囲の、それぞれ空間的に異なる所定位置まで移動させる。それらの可動物を所定位置で海上に着水及び浮遊させることにより、可動物が備える計測器により波高の変位を測定する。目標物(浮体)上での作業終了など、波高の予測が不要になれば、ドローンなどの可動物を再度移動させて回収すれば良い。この手法は、固定ブイなどの設置工事をせずとも容易に複数の観測地点で波高(以下、波高の変位も含めて波高と呼ぶ)を計測できることから、経済性に優れており、また環境に与える影響を低減することが可能である。   However, in the ocean, waves with various spectra, such as swells and wind waves, attack from multiple directions, and therefore, observation at multiple spatially dispersed points is necessary for the prediction. Therefore, in the embodiment described below, a plurality of movable objects such as drones equipped with a measuring instrument for measuring the displacement of the wave height are moved to predetermined spatially different positions around the target for which the wave height is predicted. Let By displacing and floating these movable objects on the sea at a predetermined position, the displacement of the wave height is measured by a measuring instrument included in the movable object. If prediction of the wave height is no longer necessary, such as the end of work on the target (floating body), a movable object such as a drone may be moved again and collected. This method is very economical because it can easily measure the wave height (hereinafter referred to as wave height including wave height displacement) at multiple observation points without installation work such as fixed buoys. It is possible to reduce the influence.

本願実施形態では、このようにして複数の観測点で計測された波高データから、目標物のある目標地点(ターゲット地点)における個別波高を予測する。海洋波は、位相速度が周波数に依存する特徴(波の分散性)を持つ。また海洋波のスペクトルは、周波数、角度共に広がりを持ち、時間によっても変化するため、地質等の特性が固定値として定まる地震予測よりも、予測アルゴリズムは複雑となる。特に本実施形態では、海岸線に到達する波浪のような、方向分布を持たない又は方向分散性の小さい一次元的な波ではなく、方向分散性を持つ波の波高を予測する。   In the present embodiment, the individual wave height at a target point (target point) where the target is located is predicted from the wave height data measured at a plurality of observation points in this way. Ocean waves have the characteristic that the phase velocity depends on the frequency (wave dispersibility). In addition, since the spectrum of ocean waves has both a frequency and an angle, and changes with time, the prediction algorithm is more complicated than earthquake prediction in which characteristics such as geology are determined as fixed values. In particular, in the present embodiment, the wave height of a wave having directional dispersion is predicted instead of a one-dimensional wave having no directional distribution or small directional dispersion such as a wave reaching the coastline.

これにより、目標物での個別波高を予測できるようになるため、例えば30秒後に波高が高くなると予想される場合には、その時刻の前後例えば30秒〜1分程度の短時間だけ作業を止めるようにすれば、安全性を確保しつつ、作業の効率性に与える影響を低減させることができる。   As a result, the individual wave height at the target can be predicted. For example, when the wave height is expected to increase after 30 seconds, the operation is stopped for a short time, for example, about 30 seconds to 1 minute before and after that time. By doing so, it is possible to reduce the influence on work efficiency while ensuring safety.

なお、本実施形態では、複数のドローンにより計測器を所定位置に配置する場合を中心に説明するがこれに限られるものではない。例えば、小型船で複数の観測地点を移動し、各地点に、ブイ等を浮遊させることも考えられる。しかしながらドローン等を用いて観測器を配置すれば、複数台を同時に配置及び回収するための時間的コストを低減することが可能である。   In addition, although this embodiment demonstrates centering on the case where a measuring device is arrange | positioned in a predetermined position by several drones, it is not restricted to this. For example, it is conceivable to move a plurality of observation points on a small ship and float a buoy or the like at each point. However, if the observation device is arranged using a drone or the like, it is possible to reduce the time cost for arranging and collecting a plurality of units simultaneously.

(2. 観測器の配置例)
図1を参照しながら、本実施形態における観測システム1の具体例を説明する。図1において、例えば船などの浮体である、目標物Tの略中心における個別波高を予測するものとする。ユーザは、まず、それぞれ波高を計測するための計測器、及び位置を特定するためのGPS等の位置測定装置を備えたドローンd1乃至dn(以下、総称してドローンdともいう。)を目標物Tの周囲に飛行させ、ドローンdがそれぞれ空間的に異なる位置に配置されるように、適当な位置でドローンdを着水させる。なお、以下の説明において、目標物Tの中心(以下、目標地点ともいう。)の極座標を(0,0)とし、ドローンdmの極座標を(Rm,θm)とする。
(2. Arrangement example of observation equipment)
A specific example of the observation system 1 in the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 1, it is assumed that the individual wave height at the approximate center of the target T, which is a floating body such as a ship, is predicted. The user first has drones d 1 to d n (hereinafter also collectively referred to as drone d) each equipped with a measuring instrument for measuring the wave height and a position measuring device such as GPS for specifying the position. It flies around the target T, and the drone d is landed at an appropriate position so that the drones d are arranged at different spatial positions. In the following description, the polar coordinates of the center of the target T (hereinafter also referred to as a target point) are (0, 0), and the polar coordinates of the drone d m are (R m , θ m ).

なお、図1の例では、目標物Tの右側の周囲にほぼ180度に渡ってドローンdが配置されているが、これに限られるものではない。図1の例では、波w1及びw2が(以下、総称して波wという。)目標物Tの右側から到来しているため、ドローンdの右側に配置しているが、例えば目標物Tの全方位から波が到来する場合には、目標物Tの周囲360度に渡ってドローンdを配置してもよい。また、目標物Tへ到来する波wの方向がある特定方向に偏っている場合には、ドローンdを配置する角度を90度や45度等に狭めることも考えられる。 In the example of FIG. 1, the drone d is arranged around the right side of the target T over 180 degrees, but the present invention is not limited to this. In the example of FIG. 1, the waves w 1 and w 2 (hereinafter collectively referred to as the wave w) come from the right side of the target T, and therefore are arranged on the right side of the drone d. When waves arrive from all directions of T, the drone d may be arranged over 360 degrees around the target T. In addition, when the direction of the wave w arriving at the target T is biased in a certain direction, it may be possible to narrow the angle at which the drone d is disposed to 90 degrees, 45 degrees, or the like.

ドローンdの配置数は任意であるが、5つ程度以上あると、好適に波高を予測することが可能である。更に、図1の例では、各々のドローンdは目標物Tを中心とする同一半径の略円周上に配置されているが、必ずしも同一半径の円周上に配置する必要はない。しかしながら、好適に予想するためには、目標物Tに波wが到達するよりも十分前に当該波wを計測する必要がある。予測時間窓は目標物Tから観測地点(ドローンdの位置)までの距離に依存する。よって、例えば30秒の予測時間窓が必要であり、波wの平均周期が10秒であれば、約1km以上、観測地点を目標物Tから離す必要がある。   The number of drones d arranged is arbitrary, but if there are about five or more, it is possible to predict the wave height suitably. Further, in the example of FIG. 1, each drone d is arranged on a substantially circumference of the same radius with the target T as the center, but it is not always necessary to arrange it on the circumference of the same radius. However, in order to predict appropriately, it is necessary to measure the wave w sufficiently before the wave w reaches the target T. The predicted time window depends on the distance from the target T to the observation point (the position of the drone d). Therefore, for example, an estimated time window of 30 seconds is required, and if the average period of the wave w is 10 seconds, the observation point needs to be separated from the target T by about 1 km or more.

(3. 波高を予測する情報処理装置100の機能構成)
以下、図2を参照しながら、本実施形態に係る情報処理装置100の機能構成を説明する。なお、情報処理装置100は、例えば目標物T上に設置され、ドローンdで計測された波高の計測データ121に基づいて、目標物Tの個別波高を予測する。このとき情報処理装置100は、ドローンdが波高を計測した計測地点から空間的に離れた目標物Tの地点の、計測時間帯の所定時間後(例えば30秒後)、即ち時間的に離散した時刻の個別波高を予測することが可能である。
(3. Functional configuration of information processing apparatus 100 for predicting wave height)
Hereinafter, the functional configuration of the information processing apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The information processing apparatus 100 is installed on the target T, for example, and predicts the individual wave height of the target T based on the wave height measurement data 121 measured by the drone d. At this time, the information processing apparatus 100 is discrete in time after a predetermined time (for example, 30 seconds later) in the measurement time zone at the point of the target T spatially separated from the measurement point where the drone d measured the wave height. It is possible to predict the individual wave height of the time.

入力部111は、ドローンdで計測された計測データ121の入力を受ける。例えば入力部111は、ドローンdと逐次無線通信することにより、ドローンdから逐次、当該ドローンdの観測地点における波高の時間推移に相当する計測データ121の入力を受ける。入力を受けた計測データ121は、データベース(DB)120に格納される。   The input unit 111 receives the measurement data 121 measured by the drone d. For example, the input unit 111 receives the measurement data 121 corresponding to the time transition of the wave height at the observation point of the drone d sequentially from the drone d by sequentially performing wireless communication with the drone d. The input measurement data 121 is stored in a database (DB) 120.

予測部113は、ドローンdにより観測された波高の時間推移に係る計測データ121を用いて、目標地点の波高を予測する。波高の予測方法の具体例については、「4. 波高の予測方法」において詳細に説明する。   The prediction unit 113 predicts the wave height of the target point using the measurement data 121 related to the time transition of the wave height observed by the drone d. A specific example of the wave height prediction method will be described in detail in “4.

出力部115は、予測した、目標地点における個別波高を出力する。出力部115による出力方法は種々考えられるが、例えば、予想される波高をディスプレイに表示してもよいし、或いは所定の閾値以上の波高到来が予想される場合に、音声警告等の形でその旨を報知することも考えられる。   The output unit 115 outputs the predicted individual wave height at the target point. Various output methods by the output unit 115 are conceivable. For example, an expected wave height may be displayed on the display, or when a wave height exceeding a predetermined threshold is expected, such as an audio warning or the like. It is also possible to notify the effect.

データベース(DB)120は、計測データ121を管理する。計測データ121には、各々のドローンdの位置情報(座標情報)や、計測時刻、当該時刻における波高等の情報を含むことができる。   The database (DB) 120 manages the measurement data 121. The measurement data 121 can include information such as position information (coordinate information) of each drone d, measurement time, and wave height at the time.

(4. 波高の予測方法)
以下、目標地点における個別波高を予測するための予測方法について、説明する。
波源を表す半径lの円における未知外乱を仮定すると、周波数領域(frequency domain)における速度ポテンシャル(velocity potential)は、以下のように表現される。
(4. Wave height prediction method)
Hereinafter, a prediction method for predicting the individual wave height at the target point will be described.
Assuming an unknown disturbance in a circle of radius l representing the wave source, the velocity potential in the frequency domain is expressed as follows.

ここで、Φは速度ポテンシャル(m2/s)であり、ωは波周波数(wave frequency)(rad/s)、G(x,y,z,x’,y’,z’,ω)はグリーン関数(Wave Green’s function)である。ここで、lが無限大であるとすると、自由波の成分のみが残る。グラフの加法定理(Graf’s additional theorem)を適用すると式(1)は以下のように変形できる。 Here, Φ is a velocity potential (m 2 / s), ω is a wave frequency (rad / s), and G (x, y, z, x ′, y ′, z ′, ω) is It is a green function (Wave Green's function). Here, if l is infinite, only the free wave component remains. Applying the graph's additive theorem, the formula (1) can be transformed as follows.

ここで、 here,

であり、 And

は第二種ハンケル関数(the Hankel function of second kind)である。積分を矩形積分(rectangular integral)により離散化(discretize)すると、以下の式を得ることができる。 Is the Hank function of the second kind (the Hankel function of second kind). When the integration is discretized by a rectangular integral, the following equation can be obtained.

(4)式において、 In the equation (4),

である。もしM個の観測地点(Rn,θn)(n=1,2,・・・M)の各々における波高の計測データ121があるとすると、原点における波高は以下のように表現される。 It is. If there is wave height measurement data 121 at each of M observation points (R n , θ n ) (n = 1, 2,... M), the wave height at the origin is expressed as follows.

(5)式の両辺に対して逆フーリエ変換(the inverse Fourier transformation)をかけると、時間領域における波高を以下の式により得ることができる。   When inverse Fourier transformation (the inverse Fourier transformation) is applied to both sides of the equation (5), the wave height in the time domain can be obtained by the following equation.

(6)式において、ζ(Rm,θm,t)は、観測地点(Rm,θm)における波高の時間推移、即ち計測データ121に相当する。また、[hnm]はインパルス応答であり、 In the equation (6), ζ (R m , θ m , t) corresponds to the time transition of the wave height at the observation point (R m , θ m ), that is, the measurement data 121. [H nm ] is an impulse response,

として表現される。本実施形態における最終目標は個別波(indivisual wave)を予測することであるため、(6)式を更に変形する必要がある。t’秒後の予測が必要であれば、(6)式は以下のように変形される。 Is expressed as Since the final goal in the present embodiment is to predict individual waves, it is necessary to further modify equation (6). If prediction after t 'seconds is necessary, equation (6) is modified as follows.

予測部113は、当該(8)式に、観測地点1〜Mでの計測データ121を適用することにより、(0,0)におけるt’秒後の個別波高、即ち目標地点でのt’秒後の個別波高を予測することが可能である。   The prediction unit 113 applies the measurement data 121 at the observation points 1 to M to the equation (8), so that the individual wave height after t ′ seconds at (0, 0), that is, t ′ seconds at the target point. It is possible to predict the individual wave height later.

(5. 予測される目標地点の個別波形の具体例)
図3は、目標地点から半径1000mの半円周上(on the radius 100m semicircular shape centered on the target point)に観測点を20個設けた場合の、30秒後、即ち上記(8)式でt’=30sとして予測した個別波高(prediction data)と、観測された波高(true data)とを示している。観測開始時点においては、予測に用いる計測データ121が充分でないため予測精度が高くないが、時間の経過に応じて、予測精度が高くなっている。
(5. Specific examples of individual waveforms of predicted target points)
FIG. 3 shows a case where 20 observation points are set on a semicircular circle with a radius of 1000 m from the target point (on the radius 100 m semicircular shape centered on the target point), 30 seconds later, that is, t in the above equation (8). It shows the individual wave height (prediction data) predicted as' = 30 s and the observed wave height (true data). At the observation start time, the measurement data 121 used for the prediction is not sufficient, so the prediction accuracy is not high, but the prediction accuracy increases with the passage of time.

なお、予測精度は観測地点の数に依存する。一般に、5点以上の観測点における計測データ121があれば、実用的なレベルで波高を予測することが可能である。   Note that the prediction accuracy depends on the number of observation points. In general, if there is measurement data 121 at five or more observation points, the wave height can be predicted at a practical level.

(6. 処理の流れ)
以下、図4を参照しながら、情報処理装置100の処理の流れを説明する。図4は、本実施形態に係る情報処理装置100の処理の流れを示すフローチャートである。
(6. Process flow)
Hereinafter, the processing flow of the information processing apparatus 100 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of processing of the information processing apparatus 100 according to the present embodiment.

なお、後述の各処理ステップは、処理内容に矛盾を生じない範囲で、任意に順番を変更して若しくは並列に実行することができ、また、各処理ステップ間に他のステップを追加しても良い。更に、便宜上1つのステップとして記載されているステップは複数のステップに分けて実行することもでき、便宜上複数に分けて記載されているステップを1ステップとして実行することもできる。   Each processing step to be described later can be executed in any order or in parallel as long as there is no contradiction in processing contents, and other steps can be added between the processing steps. good. Further, a step described as a single step for convenience can be executed by being divided into a plurality of steps, and a step described as being divided into a plurality of steps for convenience can be executed as one step.

入力部111は、波高の計測器を備えたドローンdから、各時点における波高の計測値である計測データ121を受信し、DB120に格納する(S401)。予測部113は当該、各座標地点における波高の時間推移に関する計測データ121を読込み(S403)、当該計測データ121を用いて目標地点の波高を予測する(S405)。当該予測手法の具体例は、上述したのでここでは説明を省略する。   The input unit 111 receives measurement data 121, which is a measurement value of the wave height at each time point, from the drone d equipped with a wave height measurement device, and stores the measurement data 121 in the DB 120 (S401). The prediction unit 113 reads the measurement data 121 related to the time transition of the wave height at each coordinate point (S403), and predicts the wave height at the target point using the measurement data 121 (S405). Since the specific example of the prediction method has been described above, the description thereof is omitted here.

出力部115は、予測部113で予測した目標地点の波高を出力する(S407)。当該出力方法は、波高を数値として表示装置や音声として出力することも考えられるし、図3に示したような予想される波高のグラフとして出力することも考えられる。或いは、所定の閾値以上の波高が予測された場合に、警告のための音声や各種信号の出力を行うことも考えられる。   The output unit 115 outputs the wave height of the target point predicted by the prediction unit 113 (S407). In the output method, the wave height may be output as a display device or sound as a numerical value, or may be output as an expected wave height graph as shown in FIG. Alternatively, it may be possible to output a warning sound or various signals when a wave height of a predetermined threshold value or more is predicted.

(7. ハードウェア構成の具体例)
以下、図5を参照しながら、情報処理装置100のハードウェア構成の具体例を説明する。図5に示すように、情報処理装置100は、制御部501と、通信インタフェース(I/F)部505と、記憶部507と、表示部511と、入力部513とを含み、各部はバスライン515を介して接続される。
(7. Specific example of hardware configuration)
Hereinafter, a specific example of the hardware configuration of the information processing apparatus 100 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the information processing apparatus 100 includes a control unit 501, a communication interface (I / F) unit 505, a storage unit 507, a display unit 511, and an input unit 513, and each unit is a bus line. Connected via 515.

制御部501は、CPU(Central Processing Unit。図示せず)、ROM(Read Only Memory。図示せず)、RAM(Random Access Memory)503等を含む。制御部501は、記憶部507に記憶される制御プログラム509を実行することにより、一般的なコンピュータに加え、上述した情報処理を実行可能に構成される。例えば、図2を参照しながら説明した入力部111、予測部113、及び出力部115は、RAM503に一時記憶された上で、CPU上で動作する制御プログラム509として実現可能である。   The control unit 501 includes a CPU (Central Processing Unit, not shown), a ROM (Read Only Memory, not shown), a RAM (Random Access Memory) 503, and the like. The control unit 501 is configured to execute the above-described information processing in addition to a general computer by executing a control program 509 stored in the storage unit 507. For example, the input unit 111, the prediction unit 113, and the output unit 115 described with reference to FIG. 2 can be realized as a control program 509 that is temporarily stored in the RAM 503 and operates on the CPU.

また、RAM503は、制御プログラム509に含まれるコードの他、計測データ121の一部又は全部を一時的に保持する。更にRAM503は、CPUが各種処理を実行する際のワークエリアとしても使用される。   The RAM 503 temporarily holds part or all of the measurement data 121 in addition to the code included in the control program 509. The RAM 503 is also used as a work area when the CPU executes various processes.

通信I/F部505は、例えばドローンdとの間で、無線等によりデータ通信を行うためのデバイスである。ドローンdで計測された計測データ121の受信は、例えば通信I/F部505が逐次行うことができる。   The communication I / F unit 505 is a device for performing data communication with, for example, the drone d by radio. For example, the communication I / F unit 505 can sequentially receive the measurement data 121 measured by the drone d.

記憶部507は、例えばHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体である。記憶部507は、一般的なコンピュータとしての機能を実現するためのオペレーティングシステム(OS)やアプリケーション、及び計測データ121等の各種データを記憶する。また記憶部507は、制御プログラム509を記憶する。前述のとおり、図2に示した入力部111、予測部113、及び出力部115は、制御プログラム509により実現することができる。   The storage unit 507 is a nonvolatile storage medium such as an HDD (Hard Disk Drive) or a flash memory. The storage unit 507 stores an operating system (OS) and applications for realizing functions as a general computer, and various data such as measurement data 121. The storage unit 507 stores a control program 509. As described above, the input unit 111, the prediction unit 113, and the output unit 115 illustrated in FIG. 2 can be realized by the control program 509.

表示部511は、例えば波高などをユーザに提示するためのディスプレイ装置である。表示部511の具体例としては、例えば液晶ディスプレイや有機EL(Electro−Luminescence)ディスプレイ等が挙げられる。入力部513は、操作入力を受け付けるためのデバイスである。入力部513の具体例としては、キーボードやマウス、タッチパネル等を挙げることができる。   The display unit 511 is a display device for presenting, for example, wave heights to the user. Specific examples of the display unit 511 include a liquid crystal display and an organic EL (Electro-Luminescence) display. The input unit 513 is a device for receiving an operation input. Specific examples of the input unit 513 include a keyboard, a mouse, and a touch panel.

なお、情報処理装置100は、表示部511及び入力部513を必ずしも備える必要はない。また表示部511及び入力部513は、USB(Universal Serial Bus)やディスプレイポート等の各種インタフェースを介して外部から情報処理装置100へ接続されても良い。また、スピーカーなどの音声出力部を備えても良い。   Note that the information processing apparatus 100 does not necessarily include the display unit 511 and the input unit 513. The display unit 511 and the input unit 513 may be connected to the information processing apparatus 100 from the outside via various interfaces such as a USB (Universal Serial Bus) and a display port. Moreover, you may provide audio | voice output parts, such as a speaker.

(8. 本実施形態に係る効果)
以上説明したように、本実施形態に係る情報処理装置100は、目標地点の周囲で波高を計測したデータを用いて、当該目標地点の個別波高を予測する。これにより、例えば高波等が到来することを、到来予測時刻の30秒前等の一定時間前に把握することが可能となる。例えば海洋上で作業を行っている場合には、当該高波到来予測時刻の前後30秒〜1分程度、海洋上での作業を停止などすれば、安全性を確保することができる。また、必要な時刻周辺の30秒〜1分などの短い時間帯だけ作業を停止する、などの手法を取ることができるため、作業の効率性を高めることが可能となる。
(8. Effects according to the present embodiment)
As described above, the information processing apparatus 100 according to the present embodiment predicts the individual wave height at the target point using data obtained by measuring the wave height around the target point. As a result, for example, it is possible to grasp the arrival of a high wave or the like before a certain time such as 30 seconds before the predicted arrival time. For example, when working on the sea, safety can be ensured by stopping the work on the sea for about 30 seconds to 1 minute before and after the high wave arrival prediction time. In addition, it is possible to take a technique such as stopping the work only for a short time period such as 30 seconds to 1 minute around the required time, so that the work efficiency can be improved.

(9. 付記)
なお、上述の実施形態の構成は、組み合わせたり或いは一部の構成部分を入れ替えたりしてもよい。また、本発明の構成は上述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。特に、上記(1)〜(4)式はあくまでも一例であり、他の数式を適用することも考えられる。
(9. Appendix)
Note that the configurations of the above-described embodiments may be combined or some components may be replaced. The configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. In particular, the above formulas (1) to (4) are merely examples, and other formulas may be applied.

1 :観測システム
100 :情報処理装置
111 :入力部
113 :予測部
115 :出力部
120 :データベース(DB)
121 :計測データ
501 :制御部
503 :RAM
505 :通信インタフェース(I/F)部
507 :記憶部
509 :制御プログラム
511 :表示部
513 :入力部
515 :バスライン
1: Observation system 100: Information processing device 111: Input unit 113: Prediction unit 115: Output unit 120: Database (DB)
121: Measurement data 501: Control unit 503: RAM
505: Communication interface (I / F) unit 507: Storage unit 509: Control program 511: Display unit 513: Input unit 515: Bus line

Claims (6)

目標地点の周囲に空間的に分散させて配置された複数の観測装置により計測された、複数の観測地点における波高変位の時間経過の入力を受ける手段と、
前記複数の観測地点における波高変位の時間経過を用いて、前記目標地点における波高変位を予測する予測手段と
を備える情報処理装置。
Means for receiving time lapse input of wave height displacement at a plurality of observation points, measured by a plurality of observation devices arranged spatially distributed around the target point;
An information processing apparatus comprising: a predicting unit that predicts a wave height displacement at the target point using time lapse of the wave height displacement at the plurality of observation points.
前記予測手段は、前記目標地点における所定時刻の波高変位を、前記所定時刻の一定時間前までに計測された、前記複数の観測地点における波高変位の時間経過を用いて予測する、
請求項1記載の情報処理装置。
The predicting means predicts a wave height displacement at a predetermined time at the target point using time lapse of wave height displacements at the plurality of observation points, measured up to a predetermined time before the predetermined time,
The information processing apparatus according to claim 1.
前記複数の観測装置は、それぞれ飛行可能な飛行物として実装され、前記飛行物が海洋に着水した後に波高変位を観測する、
請求項1又は請求項2記載の情報処理装置。
The plurality of observation devices are each implemented as a flying object, and observe a wave height displacement after the flying object has landed on the ocean.
The information processing apparatus according to claim 1 or 2.
前記予測手段は、前記複数の観測地点における波高の変位とインパルス応答との積を時間的に積分することにより、前記目標地点における波高変位を予測する、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の情報処理装置。
The prediction means predicts the wave height displacement at the target point by temporally integrating the product of the wave height displacement and the impulse response at the plurality of observation points.
The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
目標地点の周囲に配置された複数の観測装置により計測された、複数の観測地点における波高変位の時間経過の入力を受けるステップと、
前記複数の観測地点における波高変位の時間経過を用いて、前記目標地点における波高変位を予測するステップと
を情報処理装置が行う情報処理方法。
Receiving an input of time lapse of wave height displacement at a plurality of observation points measured by a plurality of observation devices arranged around the target point;
An information processing method in which an information processing apparatus performs a step of predicting a wave height displacement at the target point using time lapse of wave height displacement at the plurality of observation points.
目標地点の周囲に配置された複数の観測装置により計測された、複数の観測地点における波高変位の時間経過の入力を受ける処理と、
前記複数の観測地点における波高変位の時間経過を用いて、前記目標地点における波高変位を予測する処理と
を情報処理装置に実行させるためのプログラム。
A process of receiving time lapse input of wave height displacement at a plurality of observation points measured by a plurality of observation devices arranged around the target point;
A program for causing an information processing device to execute processing for predicting a wave height displacement at the target point using time lapse of wave height displacement at the plurality of observation points.
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